JP2010107643A

JP2010107643A - 像加熱装置及びこれを備える画像形成装置

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Publication number: JP2010107643A
Application number: JP2008278170A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kataoka; 洋片岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-10-29
Filing date: 2008-10-29
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】封筒のような袋構造を有する記録材を用いる場合であってもシワを生じることがなく、かつ高画質化に対応したスリーブ加熱方式の像加熱装置及びこれを備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】可撓性スリーブ１３と、ヒーター１１と、ヒーター１１を保持するステイホルダ１２と、回転可能な加圧ローラ２０と、を備え、可撓性スリーブ１３と加圧ローラ２０とで形成される加熱ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐ上の画像を加熱する像加熱装置において、ステイホルダ１２において内周面と接触する部分のうち可撓性スリーブ１３の回転方向上流側に、可撓性スリーブ１３の外側に向けて突出する突出部が形成されており、突出部の突出量は、ステイホルダ１２の長手方向の両端部から長手方向の中央部にいくに従い連続的に減少し、中央部近傍では突出部が設けられていないことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、記録材上に形成された画像を加熱する像加熱装置及びこれを備える画像形成装置に関する。

従来、記録材上に形成された画像を加熱する像加熱装置として、熱ローラ方式やスリーブ加熱方式を採用した像加熱装置が提案されている。特に近年では、クイックスタート性、オンデマンド性、消費電力の低減を目的として、スリーブ加熱方式を採用した像加熱装置が多く提案されている（特許文献１〜８）。

スリーブ加熱方式を採用した像加熱装置は、可撓性を有するエンドレス状の薄肉回転体と、薄肉回転体の内周面に直接接触して薄肉回転体と摺動するヒーター（加熱部材）と、薄肉回転体に圧接して回転駆動する加圧ローラ（加圧部材）と、を有している。そして加圧ローラと薄肉回転体とによって形成されるニップ部（以下、加熱ニップ部と称する）において記録材を挟持搬送することで、加熱ニップ部において記録材上の画像をヒーターによって加熱することが可能である。

かかる構成によれば、薄肉回転体の内周面とヒーターが直接摺動するので、薄肉回転体を介してヒーターから記録材上の画像に効率よく熱を与えることができる。よって、ヒーターをオンにしてから加熱ニップ部における温度が所望の温度に達するまでの時間を短縮化でき、装置本体のクイックスタート性、オンデマンド性が向上する。さらに、クイックスタート性、オンデマンド性が向上することにより、記録材がニップ部に搬送されない待機中でもヒーターを常にオンにする必要がなくなるので、消費電力を低減させることも可能になる。
特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７５号公報特開平４−２０４９８０号公報特開平７−２４８７００号公報特開２００１−２２２１８３号公報特開平１０−１０８９３号公報特開平１１−１５３０３号公報

しかし、上記従来のスリーブ加熱方式を採用した像加熱装置及びこれを備える画像形成装置は、以下に示す問題を生じる。

可撓性を有する薄肉回転体と加圧ローラによって形成される加熱ニップ部では、ヒーターから熱が付与されることで記録材中の水分が蒸発する等の要因により、記録材にシワが形成されやすい。

これに対して従来より、加熱ニップ部を通過する記録材にシワが形成されることを防止することを目的として、例えば薄肉回転体もしくは加圧ローラの軸方向に平行な断面形状を逆クラウン形状とする構成が知られている。

この構成によると、加熱ニップ部を通過する記録材において略中央領域が搬送される速
度よりも、搬送方向に直交する方向の両端部が搬送される速度の方が速くなるので、それによって記録材が引き伸ばされ、記録材にシワが形成されにくくなる。

しかしながら、加熱ニップ部に封筒のような１枚の紙等を折り曲げて袋構造にした記録材が搬送された場合は、加熱ニップ部において封筒全体によじれ（ストレス）が生じ、その結果、加熱ニップ部を通過した記録材にシワが形成されるといった問題を生じる。

このようなシワは、薄肉回転体の軸方向と平行な断面形状がストレート形状の場合はもちろん、上記で説明したように薄肉回転体（または加圧ローラ）の軸方向と平行な断面形状が逆クラウン形状の場合でも生じてしまう。

ここで、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、加熱ニップ部を通過する袋構造を有する記録材にシワが生じるメカニズムについて説明する。なお、ここでは袋構造を有する記録材として封筒を用いて説明するが、袋構造を有する記録材であれば封筒以外の記録材であってもシワが生じるメカニズムは同じとみなせる。

一般的にスリーブ加熱方式の場合は、不図示の駆動源によって回転駆動する加圧ローラと薄肉回転体が圧接した状態となり、それによって薄肉回転体が加圧ローラに従動回転する構成である。この構成において、加熱ニップ部に袋構造を有する記録材を搬送した場合は、加圧ローラの搬送力が封筒を介して薄肉回転体へ伝達されることになる。

ここで封筒などの記録材が加熱ニップ部を通過する場合、加圧ローラ側の紙と薄肉回転体側の紙との間で速度差が生じ、その結果、記録材全体にストレスがかかり、ストレスの大きさによってはシワが生じることになる。

かかる構成を有する像加熱装置の加熱ニップ部に袋構造の記録材として封筒が搬送される直前の状態を図５（ａ）に示す。なお、封筒には一般的に宛名を記す表面と、差出人名を記す裏面があるが、図５（ａ）〜（ｃ）において、薄肉回転体側を表面、加圧ローラ側を裏面と称し、さらに表面の搬送速度をＶｏ、裏面の搬送速度Ｖｕと称して説明を行う。

図５（ａ）の状態では、封筒の表面の搬送速度Ｖｏと裏面の搬送速度Ｖｕに差はなく（Ｖｕ＝Ｖｏ）、よって封筒にはストレスが与えられることなく加熱ニップ部の方向へ搬送される。つまりこの状態では、封筒にシワが生じることはない。

図５（ｂ）は、封筒の搬送方向先端が加熱ニップ部を通過した状態を示す図である。加熱ニップ部を通過する封筒において、加圧ローラに接触する裏面の速度Ｖｕは、加圧ローラの表面回転速度Ｖｐと略同一の（もしくは僅かに遅い）速度になる（Ｖｐ≧Ｖｕ）。

しかしながら、封筒の表面には薄肉回転体から負荷Ｆがかかることにより、封筒の表面の搬送速度Ｖｏは裏面の搬送速度Ｖｕよりも僅かに小さくなってしまう。すなわち、封筒の表面と裏面の搬送速度の関係が、Ｖｕ＝ＶｏからＶｕ≒Ｖｏ、さらにはＶｕ≧Ｖｏに変化する。このように、加熱ニップ部を搬送される封筒に対しては、その表面と裏面との間で搬送速度差が生じてしまう。

そしてこの速度差は、封筒が搬送される距離が長いほど大きくなる。つまり、図５（ｂ）では、封筒の搬送方向先端のみが加熱ニップ部を搬送された状態であるので、封筒の表面の搬送速度Ｖｏと裏面の搬送速度Ｖｕの間に生じる速度差は僅かである（Ｖｕ≧Ｖｏ）。

この状態では表面と裏面との間に若干の速度差が生じることによって封筒にストレスが
かかるが、封筒が搬送される距離はこの時点では短く、このストレスは僅かなものであるので、封筒にシワが生じる可能性は低い。

しかし、さらに封筒が搬送され続け、搬送される距離が長くなると、封筒の表面の搬送速度Ｖｏと裏面の搬送速度Ｖｕの速度差が大きくなり、Ｖｕ≧ＶｏからＶｕ＞Ｖｏの状態に変化する（図５（ｃ））。その結果、封筒全体にかかる「よじれ、ねじれ」等のストレスが大きくなり、封筒にはシワが生じることになる。

以上より、封筒のような袋構造を有する記録材を加熱ニップ部に通す場合は、記録材の表面と裏面との間に生じる速度差によって記録材にストレスがかかり、その結果、加熱ニップ部を通過した記録材にシワが生じることがわかる。また、このシワは、記録材の表面と裏面との間に生じる速度差が大きくなる搬送方向略中央部から後端にかけてより顕著に発生しやすい。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、例えば封筒のような袋構造を有する記録材を用いる場合であってもシワを生じることがなく、かつ高画質化に対応したスリーブ加熱方式の像加熱装置及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
可撓性を有するエンドレス状の薄肉回転体と、
長手方向が前記薄肉回転体の軸方向と略平行になるように配置されると共に前記薄肉回転体の内周面と摺動する加熱部材と、
前記長手方向に沿って前記加熱部材を保持すると共に前記内周面に接触して前記薄肉回転体の回転をガイドする保持部材と、
前記薄肉回転体を挟んで前記加熱部材の反対側から前記薄肉回転体に圧接する回転可能な加圧部材と、
を備え、
前記薄肉回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部において記録材を挟持搬送することで該記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記保持部材において前記内周面と接触する部分には、
前記薄肉回転体の回転方向上流側に前記薄肉回転体の外側に向けて突出し、その先端において前記内周面に接触する突出部が前記長手方向に沿って形成されており、
前記突出部の突出量は、
前記保持部材において前記長手方向の両端部から中央部にいくに従い連続的に減少し、
前記中央部近傍では前記突出部が設けられていないことを特徴とする。

また、可撓性を有するエンドレス状の薄肉回転体と、
長手方向が前記薄肉回転体の軸方向と略平行になるように配置されると共に前記薄肉回転体の内周面と摺動する加熱部材と、
前記長手方向に沿って前記加熱部材を保持すると共に前記内周面に接触して前記薄肉回転体の回転をガイドする保持部材と、
前記薄肉回転体を挟んで前記加熱部材の反対側から前記薄肉回転体に圧接する回転可能な加圧部材と、
を備え、
前記薄肉回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部において記録材を挟持搬送することで該記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記保持部材において前記内周面と接触する部分には、
前記薄肉回転体の回転方向上流側に前記薄肉回転体の外側に向けて突出し、その先端において前記内周面に接触する突出部が前記長手方向に沿って形成されており、
前記突出部と、前記加熱部材の前記突出部側の側面との間隔が、
前記保持部材において前記長手方向の両端部から中央部にいくに従い連続的に増加し、
前記中央部近傍では前記間隔が最大となることを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置にあっては、
上記像加熱装置と、
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
を備え、
前記画像形成手段において記録材上に形成された画像を前記像加熱装置において加熱することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、封筒のような袋構造を有する記録材を用いる場合であってもシワを生じることがなく、かつ高画質化に対応したスリーブ加熱方式の像加熱装置及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１の実施の形態］
図１〜図３、図５〜図９を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る像加熱装置及びこれを備える画像形成装置について説明する。

（画像形成装置の全体構成）
図９に本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す。本実施の形態に係る画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得るフルカラー画像形成装置である。また、画像形成装置本体には、後述するスリーブ加熱方式の像加熱装置１０が設けられている。

本実施の形態に係るフルカラー画像形成装置のプロセススピードは９０Ｍ／ｓｅｃであり、１分間の印字枚数は、米国で標準的に使用されているＬＴＲ（レター）サイズにおいて１５枚である。

カラー画像形成装置には、像担持体たる感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）、帯電手段たる帯電ローラ（２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ）、静電潜像を顕像化するための現像手段としての現像ローラ（３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ）が設けられている。さらに、これらの部材と感光ドラム１のクリーニング手段（４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ）等とをひとつの容器にまとめ、装置本体に対して着脱可能に構成された所謂オールインワンカートリッジが設けられている。

オールインワンカートリッジはトナー色ごとに計４個設けられており、例えばイエロートナーを現像器３Ｙに充填したイエローカートリッジＹ、マゼンタトナーを現像器３Ｍに充填したマゼンタカートリッジＭが設けられている。さらに、シアントナーを現像器３Ｃに充填したシアンカートリッジＣ、そしてブラックトナーを現像器３Ｋに充填したブラックカートリッジＫが設けられている。

また、カラー画像形成装置には、感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）に露光を行って感光ドラム１上に静電潜像を形成する光学ユニット（６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋ）が上記４色のトナーカートリッジに対応して設けられている。なお、本実施の形態における光学ユニット６は、画像情報に基づいてレーザビームを走査露光する光学系を有している。

感光ドラム１上に静電潜像を形成する際は、まず各々の感光ドラム１の表面を帯電手段（２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ）により一様に帯電する。その後、各々の光学ユニット６から画像情報に基づいたレーザビームが射出され、感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）表面上には、画像に対応した静電潜像が形成される。

その後、不図示のバイアス電源より現像ローラ（３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ）に印加される現像バイアスを、帯電電位と静電潜像（露光部）電位の間の適切な値に設定する。その結果、負の極性に帯電したトナーが、感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上の静電潜像に選択的に付着され、静電潜像が単色トナー像として現像される。なお、本実施の形態では負の極性に帯電したトナーを用いたが、正極性に帯電したトナーを用いてもよい。

感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上に現像された単色トナー像は、感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）と同期して略等速で回転する静電吸着搬送ベルト７上の記録材Ｓに順次転写される。

静電吸着搬送ベルト７は駆動ローラ９ａにより駆動されており、テンションローラ９ｂにより所定の張力が付与されて回転可能に張架されている。また、静電吸着搬送ベルト７上に静電吸着されて搬送される記録材Ｓに感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上のトナー像を転写する転写手段として、転写ローラ（８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋ）が用いられている。

転写を行う際は、転写ローラ（８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋ）に対して不図示のバイアス電源よりトナーと逆極性の転写バイアスが印加されることにより、静電吸着搬送ベルト７上を静電吸着されて搬送される記録材Ｓに対してトナー像が静電気的に転写される。

なお、記録材Ｓに各色のトナー像が重ねて転写された後、感光ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上に残留したトナーは、クリーニング手段（４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ）により除去される。本実施の形態では、クリーニング手段としてウレタンブレードを用いており、ウレタンブレードを感光ドラム１の表面に接触させて残留したトナーを掻き落としている。

また、カラー画像形成装置に用いられる記録材Ｓは、記録材Ｓの供給部となる記録材カセット３０に格納されており、画像形成を行う際に給送ローラ対３１により順次給送され、静電吸着搬送ベルト７上に送られるものである。

トナー像が転写された記録材Ｓは、定着手段としての像加熱装置１０に搬送され、トナー像が記録材Ｓ上に永久画像として溶融定着される。なお、像加熱装置１０の構成については後に詳しく説明する。

トナー像が定着されたシート材Ｓは、像加熱装置１０から排出され、定着排出ローラ対１８ｆを経て、排出ローラ対１８から画像形成装置本体外へ排出される。

（像加熱装置の概略構成）
図６〜図８を参照して、本実施の形態に係る像加熱装置１０の概略構成について説明する。本実施の形態に係る像加熱装置１０は、スリーブ加熱方式を採用した像加熱装置であ
る。また、クイックスタート性、オンデマンド性の向上を図るため、以下で説明する各部材は可能な限り低熱容量の部材で構成されている。

図６（ａ）は、本実施の形態に係る像加熱装置１０の長手方向の断面における概略構成を示すものであり、図６（ｂ）は、像加熱装置１０の概観図である。本実施の形態における像加熱装置１０は、エンドレス形状の可撓性スリーブ１３（薄肉回転体）、加熱部材としてのヒーター１１、ヒーター１１を保持し、可撓性スリーブ１３の回転をガイドする保持部材としてのステイホルダ１２を備えている。

さらに、可撓性スリーブ１３と圧接した状態となり、不図示の駆動手段によって回転駆動される加圧ローラ（加圧部材）２０、加圧ローラ２０と可撓性スリーブ１３によって形成される加熱ニップ部に記録材をガイドする入り口ガイド１９、を備えている。なお、加圧ローラ２０は、可撓性スリーブ１３を挟んでヒーター１１とは反対側から可撓性スリーブ１３に対して圧接している。以下、これら各部材ごとに説明を行う。なお、図８に、可撓性スリーブ１３と加圧ローラ２０が圧接した状態を示す。

（可撓性スリーブ）
本実施の形態における可撓性スリーブ１３には、薄肉状の金属の基材１３ａとしてステンレス鋼（以下、ＳＵＳと称する）を用いた。図８に示すように、可撓性スリーブ１３は複層構造を有しており、まず基材としてのＳＵＳの素管を塑性変形加工により、厚さ３０μｍ、外径２４ｍｍのシームレススリーブ状に成型した。

さらに、その外周に弾性ゴム層としてのシリコーンゴム層１３ｂをリングコート法により厚み２５０μｍで形成し、その外周に離型層１３ｃ（表層）として厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆した。

なお、シリコーンゴム層１３ｂには、熱伝導率の高い材質が用いられることが好ましく、さらに、クイックスタート性、オンデマンド性を向上させるためには、可撓性スリーブ１３の熱容量を可能な限り小さくすること望ましい。そこで本実施の形態においては、熱伝導率が約１×１０^−３ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋの、シリコーンゴムとしては熱伝導率が高い部類に属する材質をシリコーンゴム層１３ｂに用いた。

このように可撓性スリーブ１３に弾性ゴム層を形成すると、記録材が可撓性スリーブ１３と加圧ローラ２０とによって形成される加熱ニップ部を通過する際に、弾性ゴム層がトナー層に沿って変形し、トナーが弾性ゴム層によって包み込まれることになる。従って、画像上に不均一に載っているトナーに均一に熱を付与することができ、記録材の画像を均一に加熱することができる。

このように均一に加熱された画像には光沢ムラがなく、例えばＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター用透明シート）にカラー画像を定着させる際には、画像の光透過性を向上させるといった利点がある。

（ヒーター）
図７に本実施の形態における加熱部材としてのヒーター１１の概略構成を示す。ヒーター１１は、電気絶縁性、熱伝導性に優れ、低熱容量のセラミック基板１１ａ、セラミック基板１１ａの長手方向に沿って形成される通電発熱抵抗層１１ｂ、薄肉のガラス保護層１１ｃを有する。なお、ヒーター１１は後に説明する保持部材によって、長手方向が可撓性スリーブ１３の軸方向と略平行になるように設置されている。

通電発熱抵抗層１１ｂは、セラミック基板１１ａ上に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｂ）・Ｔ
ａ_２Ｎ等をスクリーン印刷して形成されるものである。本実施の形態では、抵抗値が１７Ωの通電発熱抵抗層１１ｂを用いた。これにより、１２０Ｖの交流電圧が入力された際に、ヒーター１１の定格で８４７Ｗの出力を得ることが可能になる。

また、薄肉のガラス保護層１１ｃは、図７にも示すように、セラミック基板１１ａの通電発熱抵抗層１１ｂが形成された側の表面を覆うものである。なお、ガラス保護層１１ｃは、通電発熱抵抗層１１ｂと可撓性スリーブ１３の金属基層（ＳＵＳ層）との間で耐圧絶縁性を満足するために、３０μｍ〜１００μｍ、より好ましくは５０μｍ〜７０μｍ程度の厚みを有している。

また、セラミック基板１１ａの長手方向の端部には電極１１ｄが形成されている。電極１１ｄは通電発熱抵抗層１１ｂに接続されており、不図示の電源から電極１１ｄが通電されることで、通電発熱抵抗層１１ｂが発熱し、ヒーター１１が急速に昇温する。

なお、ヒーター１１の背面（通電発熱抵抗層１１ｂが形成されていない方の表面）には、ヒーター１１の温度を検知する温度検知素子としてのメインサーミスタ１４とサブサーミスタ１５、さらにサーモプロテクター１６が設けられている（図７（ｃ））。

メインサーミスタ１４とサブサーミスタ１５は、画像形成条件を制御する不図示のＣＰＵに接続され、ＣＰＵがメインサーミスタ１４とサブサーミスタ１５の検知結果に基づいて通電発熱抵抗層１１ｂへの通電を制御する。

この構成により、メインサーミスタ１４、サブサーミスタ１５の検知結果に基づいてヒーター１１の温度を所望の温度にする温調制御が可能になる。よって、記録材への加熱を開始する時の検知温度が高ければ、ヒーター１１の温度を低く設定し、逆に開始時の検知温度が低ければ、ヒーター１１の温度が高くなるように通電制御を行うことが可能になる。

また、加熱温度を一定に維持し続けると、例えば加熱ニップ部で画像の定着を行う場合は定着過多となり高温オフセットが生じる虞がある。そこで、このような画像不良を防止すべく、連続して通紙を行う際には、通紙枚数に応じて段階的に定着温調温度を下げるなどの制御を行うことも可能になる。

本実施の形態では、記録材上の画像に対して加熱を行う際の温度が約１６５℃になるように、メインサーミスタ１４の検知結果を基にＣＰＵが通電を制御する。より具体的には、メインサーミスタ１４の検知結果からＣＰＵが演算処理を行い、スイッチング手段としてのトライアック（不図示）によってＰＩＤ制御を行うことでヒーター１１の温調を制御する。

また、サーモプロテクター１６は、万が一、ヒーター１１が制御不能に陥った場合を想定して設けられたもので、温度ヒューズ、またはサーモスイッチ等を備え、通電発熱抵抗層１１ｂへの通電をシャットダウン可能に構成されている。

なお、メインサーミスタ１４、サブサーミスタ１５、及びサーモプロテクター１６は、ヒーター１１の背面において、加熱ニップ部を通紙可能な記録材のうち最小幅を有する記録材の通紙領域内に設けられている。

（ステイホルダ）
図６に示すように、本実施の形態では可撓性スリーブ１３の軸方向に沿ってヒーター１１を保持する保持部材としてのステイホルダ１２を設けている。なお、ステイホルダ１２
は、ヒーター１１を保持すると共に可撓性スリーブ１３の回転をガイドする役割を担っている。なお、可撓性スリーブ１３はステイホルダ１２に対してルーズに外嵌している。

ステイホルダ１３は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂によって成型され、本実施の形態では、ゼナイト７７５５（Ｒ）（デュポン社製）を用いてステイホルダ１３を成型した。なお、ゼナイト７７５５（Ｒ）の連続最大使用可能温度は約２７０℃である。

ヒーター１１は、ステイホルダ１２の下面にヒーター１１の形状よりも若干大きなサイズに形成された溝部に取り付けられており、ヒーター１１に形成された通電発熱抵抗層１１ｂが可撓性スリーブ１３の内周面と摺動するように構成されている。また、ステイホルダ１２の長手方向の両端部には可撓性スリーブ１３の回転軌跡を規制するフランジ１７が組み込まれている。

（加圧ローラ）
図８を参照して本実施の形態で用いられる加圧部材としての加圧ローラ２０の概略構成を説明する。本実施の形態では、加圧ローラ２０として、快削鋼であるＳＵＭ２４−Ｌからなる外径１７ｍｍの芯金２０ａの外周に、肉厚約３．５ｍｍの導電シリコーンゴム層を２０ｂを形成し、離型層として厚み約５０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆したものを用いた。なお、導電シリコーンゴム層２０ｂは、芯金２０ａと一体成型されるものである。また、芯金２０ａは接地した。

加圧ローラ２０は、不図示の回転駆動伝達系から回転駆動力が伝達され、図６（ｂ）に示す加圧ローラ駆動ギア２６を介して回転駆動される。そして加圧ローラ２０が回転駆動することで、加圧ローラ２０と圧接する可撓性スリーブ１３が加圧ローラ２０に従動回転する。

（入り口ガイド）
図６（ａ）に示すように像加熱装置１０には、可撓性スリーブ１３と加圧ローラ２０によって形成される加熱ニップ部に、上記で説明した静電吸着搬送ベルト７から分離搬送された記録材を確実に導くようにガイドする入り口ガイド１９が設けられている。本実施の形態に用いられる入り口ガイド１９は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＢＴ）によって形成されるものである。

（加圧機構）
加圧ローラ２０と可撓性スリーブ１３を互いに圧接した状態にする加圧機構について説明する。像加熱装置１０には、筺体としてのフレーム２１が設けられており、図６に示すように加圧ローラ２０、入り口ガイド１９はフレーム２１に組み込まれている。また、可撓性スリーブ１３の回転軌跡を規制するフランジ１７もフレーム２１に組み込まれている。

そしてフレーム２１の外部において、フランジ１７におけるフレーム２１から突き出た部分を加圧ローラ２０の方向へ付勢する加圧バネ２５が設けられている。加圧バネ２５は、可撓性スリーブ１３の長手方向両端に設けられたフランジ１７をそれぞれ付勢するものであり、総圧約１７６．４Ｎ（約１８ｋｇｆ）で両方のフランジ１７を加圧ローラ２０の方向へ付勢する。

なお、加圧機構は不図示の圧解除機構によって容易に解除できるように構成されており、この構成により、例えばジャム処理を行う場合などは、ユーザが加圧機構を解除することで記録材の除去を容易に行うことができる。

（摺動性グリスの塗布）
上記で説明したように、スリーブ加熱方式を採用した像加熱装置では、可撓性スリーブの内周面にヒーターの摺動面が直接接触して摺動するので、両者が摺動する際の摩擦抵抗を低減させるための様々な工夫がなされている。なお、ヒーターの摺動面とは、ヒーターにおいて通電発熱抵抗層が形成された側の表面をさす。

本実施の形態では、可撓性スリーブ１３の内周面と、該内周面に摺動するヒーター１１の摺動面との間に、両者が摺動する際の摩擦抵抗を低減させるための摺動性グリスを介在させる構成とした。すなわち本実施の形態では、可撓性スリーブ１３の内周面に予め摺動性グリスを塗布した。また、摺動性グリスが塗布される箇所はこれに限られるものではなく、例えばヒーター１１の摺動面に摺動性グリスを塗布してもよい。

さらに、上記で説明したようにヒーター１１はステイホルダ１２の下面に設けられた溝部に取り付けられる構成であるので、ヒーター１１のエッジと溝部との間には空隙が形成されており、この空隙に摺動性グリスを塗布する構成であってもよい。

この構成によると、可撓性スリーブ１３の回転と共に空隙から摺動性グリスがにじみ出るので、可撓性スリーブ１３の内周面とステイホルダ１２の摺動面との間に摺動性グリスを供給し続けることが可能になる。

（摺動性グリスの溜まり場の構成）
記録材上の画像を所望の条件で効果的に加熱し、高画質化を達成するためには、可撓性スリーブ１３がスムーズに従動回転し続けるように可撓性スリーブ１３の摺動性を確保する必要がある。そのために、可撓性スリーブ１３の内周面とヒーター１１の摺動面との間に、常に摺動性グリスが介在するように摺動性グリスを供給することが望ましい。

そのため、従来よりステイホルダ１２には、摺動性グリスが溜まる溜まり場が設けられている。例えば上記でも説明したように、ヒーター１１が取り付けられる溝部の寸法をヒーター１１よりも若干大きくなるようにし、ヒーター１１のエッジと溝部の側面と間に空隙を形成することによって、摺動性グリスの溜まり場を形成するといった構成は公知である。

さらに、従来よりステイホルダに形成される溝部の側壁のうち、可撓性スリーブの回転方向上流側の側壁の高さを、可撓性スリーブの外側へ突出させた構成も知られている。すなわち、回転方向の上流側の側壁の先端が可撓性スリーブの内周面と摺動することになる（例えば、特開平２００４−１８４８１４号公報）。

本実施の形態に係る像加熱装置においても、このような突出部が形成されたステイホルダ１２を備えている。ここで、図１〜図３に突出部を有するステイホルダ、及びそれに外嵌する可撓性スリーブの概略構成を示す（点線部分は本実施の形態におけるステイホルダの形状）。

なお、図１（ａ）は本実施の形態（点線部分）と従来のステイホルダ（実線部分）の長手方向の断面における概略構成を示すものである。図１（ｂ）（ｃ）は、本実施の形態の比較例を示すものであって、突出部の突出量をステイホルダ１２の長手方向に沿って一定にした場合の概略構成を示すものである。また、図２（ａ）は、本実施の形態（点線部分）と従来のステイホルダ（実線部分）の長手方向の断面における概略構成を示すものであり、図２（ｂ）は本実施の形態におけるステイホルダ１２の概略構成を示すものである。また、図３（ａ）は従来例におけるステイホルダに可撓性スリーブが外嵌した状態を示すものであり、図３（ｂ）は本実施の形態におけるステイホルダに可撓性スリーブが外嵌し
た状態を示すものである（可撓性スリーブの回転軌跡を点線部で示している）。

図１〜図３に示すように、本実施の形態では、溝部の可撓性スリーブ１３の回転方向上流側の側壁の先端をヒーター１１の摺動面よりも加圧ローラ２０側（可撓性スリーブ１３の外側）へ突出させる。それにより、ヒーター１１、溝部の側壁、可撓性スリーブ１３によって囲まれる摺動性グリスの溜まり場が形成される。

そして可撓性スリーブ１３が回転する場合は、この溜まり場から摺動性グリスが供給されるので、可撓性スリーブ１３の摺動性を確保することが可能になる。なお、このように、ステイホルダ１２に形成された溝部の側壁のうち、可撓性スリーブ１３の回転方向上流側の側壁において、ヒーター１１の摺動面よりも加圧ローラ２０側へ突出した突出部を「（ステイホルダの）あご部Ｕ」と称して以下説明を行う。

（袋構造の記録材にシワを形成させないための構成）
本願発明の目的は、例えば封筒のような袋構造を有する記録材を用いる場合であってもシワを生じることがなく、かつ高画質化を達成可能な像加熱装置及びこれを備える画像形成装置を提供することである。

上記で説明したように袋構造を有する記録材は、表面（可撓性スリーブ側）と裏面（加圧ローラ側）で搬送速度が大きくなることで記録材全体にストレスが生じてしまい、そのストレスが一定以上の場合にはシワが生じてしまう。よって、シワの発生を防止するためには、加熱ニップ部において記録材にかかるストレスを低減させることが必要となる。また、さらに高画質化を達成するためには、可撓性スリーブの摺動性を確保することも求められる。

これに対し発明者らの鋭意検討の結果、本実施の形態では記録材の表面と裏面との間に生じる搬送速度（搬送時間）の差を出来る限り小さくすることで、記録材全体にかかるストレスを低減させることを可能にした。

まず、発明者らは、記録材の表面と裏面との間に生じる搬送速度の差が大きくなる要因として、ステイホルダのあご部の存在が挙げられることを突き止めた。そもそも記録材の表面の搬送速度Ｖｏは、薄肉回転体からの負荷Ｆ等によって裏面の搬送速度Ｖｕよりも若干遅くなることは上記で説明したが、その速度差の発生には、ステイホルダのあご部の存在が大きく影響することが判明した。

ステイホルダ１２にあご部が形成されることで搬送速度の差が大きくなる様子について説明する。図３（ａ）に示されるように、ステイホルダ１２にあご部Ｕが形成されると、可撓性スリーブ１３は加圧ローラ２０に比べて早い段階で記録材（の表面）に接触することになる。一方、加圧ローラ２０は円形から略フラットなニップ部が形成される外形を有している。

よって、可撓性スリーブ１３が記録材の表面を搬送する搬送距離と、加圧ローラが記録材の裏面を搬送する搬送距離とを比較すると、可撓性スリーブ１３が記録材の表面を搬送する搬送距離の方が僅かに長い。そしてこの搬送距離のわずかな差が、表面の搬送速度Ｖｏと裏面の搬送速度Ｖｕの速度差が大きくなる要因となる。

そこで本実施の形態では、ステイホルダ１２にあご部Ｕを設けない（あご部Ｕの突出量＝０ｍｍ）構成とした。すなわち、ステイホルダ１２の溝部の側壁のうち、可撓性スリーブ１３の回転方向上流側の側壁の高さを、該側壁の先端がヒーター１１の摺動面と同じ位置になるように設定した。

この構成によると、ステイホルダ１２に外嵌する可撓性スリーブ１３の回転軌跡は図３（ｂ）の点線部になり、記録材の表面と裏面との間で生じていた搬送距離（搬送時間）の差を低減させることができる。よって、搬送速度の差が大きくなることで生じていた記録材へのストレスを低減させ、シワの発生を抑えることが可能になる。

（比較結果）
表１にあご部Ｕを設けない、突出量を０ｍｍとした像加熱装置と、比較例１〜４に係る像加熱装置とにおけるシワの発生頻度に関する比較結果を示す。ここでは、定格規格の洋型４号（２３５ｍｍ×１０５ｍｍ）の封筒を連続して５０枚通紙し、そのうちの何枚の封筒にシワが生じたかについて示している。

また、シワの発生は記録材に含有される水分量に大きく左右されることがわかっているので、評価環境として低温低湿環境（１５℃／１５％）、通常環境（２３℃／５５％）、高温高湿環境（３２℃／８５％）の３環境の下、シワの発生頻度を調べた。

表１に示すように、あご部Ｕの突出量が減少するに従い、シワの発生頻度も少なくなっていくことがわかる。特にあご部Ｕを設けない、突出量が０ｍｍの場合は、低温低湿環境、通常環境、高温高湿環境のいずれの場合でも封筒にシワが生じないことがわかった。

しかし、そもそもステイホルダ１２に形成されていたあご部Ｕは、摺動性グリスの溜まり場、供給源を形成することを目的として設けられたものである。よって、例えば図３（ｃ）のように、長手方向全域にわたってあご部Ｕを設けない場合は、摺動性グリスが可撓性スリーブ１３とヒーター１１の摺動面との間に十分量介在せず、可撓性スリーブ１３の摺動性が確保されないといった事態が想定される。

これに対して本実施の形態では、ステイホルダ１２の長手方向全域に沿ってあご部Ｕを設けない構成とせず、長手方向の両端から３０ｍｍは０．２５ｍｍ突出したあご部Ｕを設け、長手方向中央部近傍１２０ｍｍはあご部Ｕを設けない構成とした。

また、あご部Ｕを設けた両端部からあご部Ｕを設けない（あご部Ｕの突出量が０ｍｍ）中央域の間を、滑らかな曲線で接続した。すなわち、ステイホルダ１２の長手方向の両端部から長手方向の中央部にいくに従い突出量を連続的に減少させた。なお、あご部Ｕを設けた領域と設けない領域に関する上記長さ寸法は、広く一般的に用いられている封筒である、日本の洋型４号、または米国のＣｏｍ−１０（２４１．３ｍｍ×１０４．７７ｍｍ）の寸法を考慮したものである。

このように、ステイホルダ１２の両端部にあご部Ｕを設け、長手方向中央部近傍はヒーター１１の摺動面と略同一の高さ（突出量＝０ｍｍ）とすることで、摺動グリスの溜まり場、供給源を確保しつつ、記録材へ与えるストレスを低減することが可能になる。

以上より、本実施の形態では、例えば封筒のような袋構造を有する記録材を用いる場合であってもシワを生じることがなく、かつ摺動グリスの溜まり場、供給源も確保されるの
で可撓性スリーブの摺動性を確保することができる。よって、シワを生じることなく高画質化に対応したスリーブ加熱方式の像加熱装置及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

なお、本実施の形態では可撓性を有する薄肉回転体として、ＳＵＳを基材とした可撓性スリーブ１３を用いた。しかしながら基材として用いられる金属基材はＳＵＳに限られるものではなく、ＳＵＳの代わりにニッケルを用いても良い。このように、基材に熱伝導率に優れる材料を用いることで、加熱ニップ部において記録材上の画像をより効率的に加熱することができる。

さらに、本実施の形態では薄肉回転体として、金属材料を基材とした可撓性スリーブを用いたが、耐熱性のある高機能性樹脂を基材としたポリイミドなどのフィルム部材（可撓性フィルム）を用いてもよい。像加熱装置の薄肉回転体として可撓性フィルムを用いる場合であっても、上記と同様の効果を奏することが可能である。

［第２の実施の形態］
図４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る像加熱装置及びこれを備える画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置の構成は第１の実施の形態と同一であるのでその説明は省略し、ここでは像加熱装置の構成についてのみ説明を行う。

（像加熱装置の構成）
上記第１の実施の形態では、記録材の表面と裏面との間に生じる速度差を出来る限りなくすことで、記録材にかかるストレスを低減させてシワの発生を抑制するものであった。しかし発明者らの鋭意検討の結果、搬送距離の差が形成される時間を従来よりも長くしても、記録材全体にかかるストレスを低減可能であることがわかった。

そこで本実施の形態では、極短時間ではなく所定以上の時間をかけてゆるやかに、記録材の表面と裏面との間の搬送距離の差が生じるようにして記録材にかかるストレスを低減させ、シワの発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本実施の形態では、ステイホルダ１２に形成されたあご部Ｕとヒーター１１の上流側エッジ１１ｅ（突出部側のエッジ）との間隔を広げることで、記録材の表面と裏面との間に生じる搬送距離の差が極短時間に生じない構成とした。

なお、ヒーター１１の上流側エッジ１１ｅとあご部Ｕとの間隔を広げると、その隙間に摺動性グリスが溜まってしまい、可撓性スリーブ１３の摺動性を確保することが困難になってしまう。そこで本実施の形態では、ステイホルダ１２の長手方向に沿ってヒーター１１の上流側エッジ１１ｅとあご部Ｕとの間隔を均等にするのではなく、長手方向中央域の間隔を増加させる構成とした（図４（ｂ））。

具体的には、長手方向中央域のヒーター１１の上流側エッジ１１ｅとあご部Ｕとの間隔を０．６ｍｍとし、両端部では従来と同様な０．３５ｍｍとした。また、長手方向中央域の範囲は１２０ｍｍ、両端部の範囲は各々３０ｍｍずつとした。すなわち、長手方向の両端部から長手方向中央域へいくに従い、ヒーター１１の上流側エッジ１１ｅとあご部Ｕとの間隔が連続的に増加する構成とした。

この構成により、記録材の表面と裏面との間に搬送距離、搬送速度の差が生じる時間を長くしつつ、摺動性グリスがヒーター１１の上流側エッジ１１ｅとあご部Ｕとの間隔に溜まることを防ぎ、可撓性スリーブ１３の摺動性を確保することが可能になる。すなわち、摺動性グリスは長手方向中央域から両端部へと移動し、両端部に設けた狭い空隙から可撓
性スリーブ１３の内周面へ供給されることが可能になる。

（比較結果）
表２に本実施の形態に係る像加熱装置と、ヒーター１１の上流側エッジ１１ｅとあご部Ｕとの間隔をステイホルダ１２の長手方向に沿って均一に０．３５ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５５ｍｍとした像加熱装置を用いた場合の、封筒にシワが生じる頻度を示す。ここでは、上記表１の場合と同様に、定格規格の洋型４号（２３５ｍｍ×１０５ｍｍ）の封筒を連続して５０枚通紙し、そのうちの何枚の封筒にシワが生じたかについて示している。

これを見てもわかるように、ステイホルダ１２に形成されたあご部とヒーター１１の上流側エッジとの間隔が広い方がシワが生じる頻度が低くなることがわかる。特にあご部Ｕとヒーター１１の上流側エッジとの間隔を０．５５ｍｍにした場合は、シワが発生した封筒の枚数は０枚であった。

しかしながらヒーター１１の上流側エッジとの間隔をステイホルダ１２の長手方向に沿って均一に０．５５ｍｍとした場合は、空隙に摺動性グリスが溜まってしまうので、可撓性スリーブ１３の回転が不安定になってしまった。これに対して本実施の形態に係る像加熱装置では、可撓性スリーブ１３の回転が不安定になることはなかった。

以上より、本実施の形態では、例えば封筒のような袋構造を有する記録材を用いる場合であってもシワを生じることがなく、かつ摺動グリスの溜まり場、供給源も確保されるので可撓性スリーブの摺動性を確保することができる。よって、シワを生じることなく高画質化に対応したスリーブ加熱方式の像加熱装置及びこれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。

［その他の実施の形態］
第１の実施の形態では、ステイホルダ１２の長手方向に沿ってあご部Ｕの突出量を連続的に変化させ、第２の実施の形態では、ヒーター１１のエッジとあご部Ｕとの間隔をステ
イホルダ１２の長手方向に沿って連続的に変化させる構成とした。

しかしながら、本発明に係る像加熱装置においては、これらの構成を組み合わせてもよい。すなわち、ステイホルダ１２の長手方向に沿って、あご部Ｕの突出量と、あご部Ｕとヒーター１１のエッジとの間隔を、共に連続的に変化させる構成であっても、上記で説明した効果を奏することが可能である。

第１の実施の形態に係る保持部材と比較例に係る保持部材の概略構成図第１の実施の形態に係る保持部材の概略構成図第１の実施の形態に係る保持部材と従来の保持部材の概略構成図第２の実施の形態に係る保持部材と加熱部材の概略構成図加熱ニップ部において封筒にシワが生じるメカニズムを説明する図本発明に係る像加熱装置の概略構成図本発明における加熱部材の概略構成図本発明における薄肉回転体と加圧ローラとの圧接状態を示す図本発明に係る画像形成装置の概略構成図

符号の説明

１１ヒーター
１１ｂ通電発熱抵抗層
１１ｃガラス層
１１ｄ電極
１１ｅ上流側エッジ
１２ステイホルダ
１３可撓性スリーブ
ｕあご部

Claims

可撓性を有するエンドレス状の薄肉回転体と、
長手方向が前記薄肉回転体の軸方向と略平行になるように配置されると共に前記薄肉回転体の内周面と摺動する加熱部材と、
前記長手方向に沿って前記加熱部材を保持すると共に前記内周面に接触して前記薄肉回転体の回転をガイドする保持部材と、
前記薄肉回転体を挟んで前記加熱部材の反対側から前記薄肉回転体に圧接する回転可能な加圧部材と、
を備え、
前記薄肉回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部において記録材を挟持搬送することで該記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記保持部材において前記内周面と接触する部分には、
前記薄肉回転体の回転方向上流側に前記薄肉回転体の外側に向けて突出し、その先端において前記内周面に接触する突出部が前記長手方向に沿って形成されており、
前記突出部の突出量は、
前記保持部材において前記長手方向の両端部から中央部にいくに従い連続的に減少し、
前記中央部近傍では前記突出部が設けられていないことを特徴とする像加熱装置。
可撓性を有するエンドレス状の薄肉回転体と、
長手方向が前記薄肉回転体の軸方向と略平行になるように配置されると共に前記薄肉回転体の内周面と摺動する加熱部材と、
前記長手方向に沿って前記加熱部材を保持すると共に前記内周面に接触して前記薄肉回転体の回転をガイドする保持部材と、
前記薄肉回転体を挟んで前記加熱部材の反対側から前記薄肉回転体に圧接する回転可能な加圧部材と、
を備え、
前記薄肉回転体と前記加圧部材とで形成されるニップ部において記録材を挟持搬送することで該記録材上の画像を加熱する像加熱装置において、
前記保持部材において前記内周面と接触する部分には、
前記薄肉回転体の回転方向上流側に前記薄肉回転体の外側に向けて突出し、その先端において前記内周面に接触する突出部が前記長手方向に沿って形成されており、
前記突出部と、前記加熱部材の前記突出部側の側面との間隔が、
前記保持部材において前記長手方向の両端部から中央部にいくに従い連続的に増加し、
前記中央部近傍では前記間隔が最大となることを特徴とする像加熱装置。
前記薄肉回転体は、
その基材に薄肉の金属が用いられた可撓性スリーブであることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
前記薄肉回転体は、
その基材に耐熱性を有した薄肉の機能性樹脂が用いられた可撓性フィルムであることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像加熱装置と、
記録材に画像を形成する画像形成手段と、
を備え、
前記画像形成手段において記録材上に形成された画像を前記像加熱装置において加熱することを特徴とする画像形成装置。